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LoRa導入ガイド
ISBN978-4-7775-1972-9
C3004 ¥2300E
定価:本体2300 円+税
工学社より全国書店にて発売
≪免許不要のサブGHz帯で5kmまでつながる!≫
■ 今、なぜ、「省エネ長距離無線ネットワーク」なのか
▶「Industry 4.0」について
▶国内における「IoT」発展の機運
▶「IoT 時代」の「無線ネットワーク」
▶「サブGHz帯」と「長距離長距離通信プロトコル」
▶「LoRa」の仕組みと特長
▶「LoRa 関連商品」の種類
■ 「 IoTゲートウェイ」を使って「LoRaネットワーク」を体験
▶「Arduino」と「シールド」
▶「Arduino」の開発環境
▶「Arduino」に「LoRa」を実装
▶「Raspberry Pi」に「LoRa」を実装
▶「 Arduino」と「Raspberry Pi」を「LoRa」でつなぐ
▶「 Arduino」から「センサ・データ」を「LoRa」で「送信」
■ 「 LoRaセンサ・ネットワーク」と「クラウド連携」
▶「IBM Bluemix」について
▶「IBM Bluemix」で「IoT アプリ」を開発
■ 「 LoRaネットワーク」を活用する「IoTアプリケーション」
▶加速する「LoRa」の動き
▶スマート・シティ 【公共施設・公共交通】
▶スマート・エンバイロンメント 【自然環境】
▶スマート・ファクトリー 【工場・産業機器】
▶スマート・アグリカルチャー 【農業】
▶スマート・ヘルスケア 【介護・徘徊老人】
▶メトロポリタン・エコシステム【大都市エコシステム】
「IoT」「LoRa」の仕組みから、「IoTアプリケーション」の実例まで
LoRa発明者 – Nicolas Sornin
https://www.youtube.com/watch?v=jNnPTxWRNxs
The Things Conference 2018
https://www.youtube.com/watch?v=jNnPTxWRNxs
リンクバジェット-1
リンクバジェット-2
→ TX
→ RX
https://www.youtube.com/watch?v=dxYY097QNs0
FSK変調 (Frequency shift keying)
https://www.youtube.com/watch?v=dxYY097QNs0
LoRa変調 (Chirp Spectrum)
SF7~SF12
AS923周波数プラン
 アップリンク(ch31~ch38、MHz)
1.923.2 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch37) ARIB-T108:OK
2.923.4 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch38) ARIB-T108:OK
3.922.2 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch32) ARIB-T108:OK
4.922.4 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch33) ARIB-T108:OK
5.922.6 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch34) ARIB-T108:OK
6.922.8 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch35) ARIB-T108:OK
7.923.0 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch36) ARIB-T108:OK
8.922.0 - SF7BW125 to SF12BW125 (ch31) ARIB-T108:OK
9.922.1 - SF7BW250(ch31-ch32) ARIB-T108:NG
10.921.8 - FSK(ch30) ARIB-T108:NG
 ダウンリンク
 RX1 Uplink channels 1-10 (RX1) Uplink9-10:NG
 RX2 923.2 - SF10BW125 (RX2) ARIB-T108:OK
https://www.thethingsnetwork.org/wiki/LoRaWAN/Frequencies/Frequency-Plans#lorawan-frequencies_asia-923-mhz_frequency-plan-as920-923
アクティベーション専
用周波数
LoRa vs. FSK
理論可能値
減衰 反射と回折 フレネルゾーン
実測値
LoRaWAN is DENA of IoT
LoRaWAN
LoRaWAN構成
・Star on Starトポロジー
・LoRaWAN Spec.1.1からマルチキャスサポート
LoRaWAN到達世界記録-1
LoRaWAN到達世界記録-2
https://ttnmapper.org/
1章 シェアリング・ネットワーク
1-1.「IoT」の普及とネットワークの課題
1-2.「IoT」と「サブGHz帯」の関係
1-3. ネットワークを「シェア」するという考え方
1-4. 広域な「ネットワーク・シェア」
第2章 The Things Networkの基本機能
2-1. LoRaとLoRaWANプロトコル
2-2. The Things Networkアーキテクチャー
2-3. セキュリティ
2-4. デバイス
2-5. ゲートウェイ
2-6. ネットワークサーバー
2-7. アプリケーションサーバー
第3章 The Things Networkを体験してみよう!
3-1. The Things Network の準備
3-2. The Things Networkアカウント作成
3-3. The Things Networkコンソール設定
3-4. ゲートウェイを登録
3-5. アプリケーションの登録
3-6. LoRaWANの識別子
3-7. LoRaWANゲートウェイの設定
3-8. センサノードの設定
第4章 The Things Networkとアプリケーション連携
4-1. The Things NetworkとCayenneの連携
4-2. DataStorageとの連携
4-3. IFTTT Makerとの連携
第5章 The Things Network Kagoshimaユースケース
5-1.農業IoTサービス提供、背景と経緯
5-2.The Things Networkが選ばれた理由
5-3.The Things Networkのプラットフォーム連携
5-4. The Things Network導入効果および今後の展望
The Things Network
「LoRaWAN」をみんなでシェアして使う
The Things Network公式ガイドブック
The Things Network
TTNバックグランド
2015年6月、仲間とアイデアを出し合い、6ヶ月間でオラ
ンダ・アムステルダム市全域をカバーする世界初市全体を
カバーするLoRaWANネットワークを構築!
Our mission is to build a DECENTRALIZED,OPEN and
CROWDSOURCED Internet of Things data network
owned and operated by its USERS
ユーザによって所有および運営されている分散型のオープンなクラウドベース
のIoTデータネットワークを構築する!!!
TTNミッション
The Things Network創業者の二人、
Johan Stokking (左:Tech Lead/CTO)
Wienke Giezeman(右: CEO)
スポンサー
「The Next Webとして、私たちは
このような取り組みを受け入れてい
ます。IoTのためのオープンで無料
のネットワークを構築し、誰もがそ
れを使うことは、私たちの信念と一
致しています。」
- Boris、CEO The Next Web
「TTNについて私が本当に興味深い
のは、アムステルダム市政府とはまっ
たく関わっていないということです。
これは、アムステルダムの住民によっ
て完全に開始され、資金提供され構築
されたものです。」
- アムステルダム市CTO Ger Baron
TTN専用ゲートウェイ
Tweetonig
専用ゲートウェイ開発チーム
クラウドファウンディング
300,000EUROs
資金調達に成功!
世界展開タイムライン
世界展開
登録ユーザー数: 53342
ゲートウェイ数: 5094
IoTアプリケーション数:2万以上
2018年12月現在
名称 機能 設置者
LoRaノード
(DEVICE)
LoRaWAN対応IoTデバイス
ゲートウェイとLoRa無線伝送を行う
エンドユーザ or ベンダー
ゲートウェイ
(GATEWAY)
LoRa無線伝送をバックエンドに転送 エンドユーザ or プライベート
ルーター
(ROUTER)
ゲートウェイプロトコル変更、ステータス&メタデータ付与
ダウンリンク設定、デバイスアドレス抽出
TTN or プライベート
ブローカー
(BROKER)
重複トラフィック排除、アプリケーション検索、
メタデータ集約・付替、フレームカウンタチェック
TTN or プライベート
ハンドラー
(HANDLER)
メッセージ複合化、ペイロード変換、アプリケーションI/F変換
ペイロード変換、メッセージ暗号化
TTN or プライベート
アプリケーション
(APPLICATION)
外部サーバ上で動作し、エンドユーザ用タスクを実行 エンドユーザ or ベンダー
出所:https://www.thethingsnetwork.org/article/the-things-network-architecture-1
ネットワークサーバー
出所: https://www.thethingsnetwork.org/article/the-things-network-architecture-1
アプリケーション管理API
データアクセスAPI
ユーザ
アプリケーション
ネットワークアーキテクチャー
TTNパブリック TTNパブリック
プライベート
TTNパブリック ハイブリッド① ③
プライベート②
出所:https://www.thethingsnetwork.org/wiki/Backend/Home
Github
https://github.com/TheThingsNetwork/ttn
スケーラビリティ
見える化 Webサービス連携データストレージ
無
料
無
料
アプリケーション連携
LoRaWANセキュリティ
NwkSKeyのMIC機能
AppSkeyによるジョイン、暗号化、複合化
デュアルバンドによる非対称暗号化処理
MACヘッダー
フレーム
ヘッダー/
カウンター
ペイロード MIC
AppSkey暗号化
NwkSKeyでMIC(Message Integrity Check)機能
・全てのLoRaWANトラフィックは、2つのセッションキーAppSkeyと
NwkSkeyを使用して保護されています
・各ペイロードは;
-AES-CTRによる暗号化とパケット重複を回避するフレームカウンタ
-AES-CMACによるパケット改ざんを回避するMIC機能
データ(ペイロード)構造
NwkKey AppKey
AES
CMAC
AES
ECB
AES
ECB
AES
ECB
DevEUI Join Nounce + Joine EUI + Dev Nounce
JSEncKey JSintKey FNwrkSInt
Key
SNwrkSInt
Key
NwrkSEnc
Key
AppSKey
AES
ECB
AES
CMAC
AES
CMAC
AES
CMAC
AES
CCM
AES
CCM
0
Join Request
MIC
Confidentiallity
of Join Accept
triggered by
Join Request
MIC
Confidentiallity
of Join Accept
triggered by
Religion
Request type
0,1 & 2
Religion
Request type
1 MIC &
Join Accept
MIC
Data up
partial MIC
Confidentiallity
of Data up &
Data down on
Fport =0 and
In the Fport
field
Data up
partial MIC &
Data down MIC
& Religion
Request type 0
& 2 MIC
Confidentiallity
of Data up &
Data down on
Fport >0
LoRaWAN 1.1
https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
The Things Network Japanコミュニティ
TTN Kagoshima
農業IoTが広く中小零細農家まで普及するためには、ICT知識や経営資本が
充分でない中小零細農業でもデータを活用した高品質生産や緻密な農業を行
うために低コストかつ簡単・手軽に試せる環境が必要と考えます。
・限りなく低コストで始められること
・情報交換ができる地域コミュニティ活動が可能なこと
IoTテストベンチ
35
無料で利用可能な
Web&SNSサービス
LTE/
FTTH
デバイス ゲートウェイ WAN回線 LoRaWAN
IoT
アプリケーション
Webサービス
産官学連携の農業IoT研究グループ
The Things Networkコミュニティ(TTN_KAGOSIMA)
LoRaゲートウェイGPSトラッカー IoT通信基盤
鹿児島内における農業IoTに関するコミュニティ活動を通じて、農業IoTに必要
となる各種技術の習得、水平展開を図ります。
センサーデータの見える化 - Cayenne
モバイル連携画面-1
モバイル連携画面-2
低軌道衛星とLoRaWAN-1
低軌道衛星とLoRaWAN-2
低軌道衛星とLoRaWAN-3
低軌道衛星とLoRaWAN-4
(左)LoRaを発明したNicolas Sornin
(右)TTNネットワークアーキテクト&
Lacuna Space CTO Thomas Telkramp
低軌道衛星とLoRaWAN-5
会社名称: シーア―ルアイジャパン株式会社
会社設立: 1989年12月(旧社名ケミカル・リサーチ株式会社)、2015年6月新社名変更
資本金: 11,000,000円
代表者: 吉田秀利
従業員: 技術者2名
会社住所: 〒107-0062 東京都港区南青山2-12-15 南青山二丁目ビル5階
会社電話: 03-4579-5828
会社Email: info@crijapan.jp
会社URL: http://www.crijapan.jp
業務内容: 欧州モバイルベンチャー輸入代理店およびITベンチャー立ち上げ
コンサルテーション
主な取引先:
1.Signagelive Inc.:https://signagelive.com/
- イギリス大手クラウドサイネージサービスベンダー
2.Level 7 Systems, Ltd.:http://voipdito.com/ja/
- イギリスモバイルクラウドPBXベンダー
3.beacondo: http://www.ibeacondo.com
- イギリス iOSネイティブアプリ制作ツールベンダー
4.Oynxbeacon S.L.: http://onyxbeacon.com/
- ルーマニア iBeacons ハード&CMSベンダー
5.Dragino: http://www.dragino.com/
- 中国シンセン IoTアプライアンス&LoRaシールドベンダー
当社のご紹介
吉田 秀利:シーアールアイジャパン株式会社 代表取締役
・国産Unixワークステーション会社を経てケミカル・リサーチ(株)を設立。
・AppleTalk通信ソフト “COPSTalk”を米Appleにライセンス契約締結。
・Macintosh用印刷・通信関係のさまざまなソフトウェアを販売。
2005年台湾CeLAN Technology社日本代表兼務国内通信キャリア
に通信機器をOEM供給。
・2013年よりビーコンo2o事業を推進中。
・2017年よりThe Things Network Japanアンバサダーと活動中
Trixbox実践ガイドブック
オープンソースPBX Asterisk
とオープンソース SugarCRM
と連携できるマッシュアップ
ツールの解説本
iBeaconアプリ開発ガイド
言語知識がないウェブデザイ
ナーや企画者がiBeacon対応ス
マホアプリを簡単に開発できる
解説本
はじめてのJoomla!
欧州で人気のオープン
ソースCMSの解説本、プ
ラグイン解説部分を執筆
担当
「LoRa」導入ガイド
省エネ長距離無線通信規格
「LoRa」の特徴、クラウド
連携IoTアプリケーション解
説本
代表の略歴
*主な著書
どうもありがとうございました
The Things Networkアンバサダー
吉田 秀利
hide@thethingsnetwork.org
https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
2018.11.14

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Osaka University
 

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